Marvell“四驾马车”并驱，开拓LED智能照明未来

    “I have a dearm！我不是马丁路德金，我也不是来演说的，但我确有一个梦想，我希望在座的各位也有这样的梦想——当你下班回家时，车开到车库前或是打开门时，家里的灯就会慢慢的亮起来，不需要你开任何的开关；吃饭时，饭厅的灯光会自动调到你喜欢的色温；如果说吃完饭你还想看一部电影，这时候灯光就会暗下来……” 这是Marvell绿色产品部全球技术行销总监Lance Zheng先生在易维讯信息咨询主办的“2014产业和技术媒体研讨会”上，向大家描绘的未来智能照明的一幅幅美好画面。而事实上，这些已不再是憧憬和画面中的东西了，凭借诸如Marvell这样的技术提供商在LED驱动、Zigbee传输、WiFi网关等智能照明核心技术上的突破与创新，智能照明的梦想正一步一步变为现实。

图1.Marvell绿色产品部的技术销售总监Lance Zheng

在“2014产业和技术媒体研讨会”上演讲

    “在刚刚结束的CES 2014上，贝尔金（Belkin）公司WeMo系列就推出了这样一款用于智能照明的灯泡。”Lance在本次研讨会上介绍道，这款灯泡基于Marvell的无线通讯芯片88MZ100和3.3V供电低功耗AC/DC控制器芯片88EM8511而设计，亮度相当于60w的传统白炽灯泡。用户可以在家中或办公室中通过手中的iOS或Android设备对WeMo进行精确的亮度控制；在夜晚，WeMo可以自动转化成夜间模式，当用户渐渐睡去了之后，自动将灯光变暗；当设置为“度假模式”时，可以根据家中人员和变化来自动模拟环境的变化。此外WeMo在使用起来并不比传统灯泡复杂，体积也并没有变大，可以非常简单的直接替换传统的白炽灯泡。

图2.贝尔金（Belkin）公司在CES 2014上展示的WeMo智能照明灯泡。

    正如上述案例所示，基于Zigbee+WiFi的路线正是Marvell在智能照明中主推的解决方案，它具体包括四个层次的内容：首先，在LED驱动部分，得益于Marvell独特的数模混合架构，Marvell的智能LED照明解决方案采用了最少的芯片数量及器件数量，以满足球泡灯的小尺寸要求，且LED驱动拥有数字接口，可与通信芯片连接。其次，Marvell还提供整体的通讯网关方案，硬件基于Marvell的嵌入式WiFi、ZigBee等多种无线技术，从而最终实现多种无线制式包括ZigBee到WiFi和云端的无缝桥接。此外，Marvell提供的基于Kinoma技术的用户接口(UI)简单、美观、易用，支持多种操作系统包括IOS、Android等。而通过Marvell的软件合作伙伴，能够帮助用户实现云端软件和网关软件的支持，以实现LED照明控制的云管理。

图3.Marvell智能照明技术构建模块。

    Marvell的智能照明解决方案好比“四驾马车” 并驱发力，为客户提供了End-to-end（端到端）的解决方案，这也是Lance在本次媒体研讨会上反复强调的一个Eco-system（生态系统）的优势。因为在智能照明系统中，包含了灯具、网关、云端以及软件，任何一家做灯具的ODM（原始设计制造商）做出来的智能灯泡都无法独立销售，还需要搭配其它环节。Marvell作为turn-key（交钥匙）的方案供应商，利用其在通讯领域的传统优势，则能够串联网关的ODM、云端软件服务商一起配合做灯具的 ODM，为品牌客户提供全套的智能照明方案。

    独特的数模混合驱动架构

    不同于传统的LED驱动方案商，Marvell在LED驱动部分采用了先进的数模混合架构的方式，可在最大程度减少外围电路降低成本的基础上，同时使得驱动“智能化”，达到高PF、高效率、低THD等高性能指标。以Marvell可控硅调光芯片88EM8183为例，2012年底一上市，就以其最佳调光性能加最低物料成本的优势，在2013年可控硅调光市场上独领风骚。

    Marvell在配合智能调光的LED驱动芯片上，留有数字信号接口，可直接接受来自无线遥控的数字信号，相比以往的模拟接口，可进一步精简接口电路，并易于控制。

    Marvell还提供独特的Zigbee芯片高效供电方案88EM8511，可以直接实现120V AC(230V AC)到3.3V DC的转换，该方案独立于LED驱动主电路。在遥控熄灭LED灯的时候，内置于灯内的Zigbee芯片3.3V供电必须正常工作，而为达到苛刻的能源之星静态功耗(0.5W)要求，客户希望LED主驱动电路停止工作，因而由AC直接转换的3.3V供电可以帮助客户实现这一要求。

    Marvell计划在2014年推出将LED驱动和3.3V供电集成的单芯片方案，可进一步简化外围电路，使得尺寸更小，成本也可进一步降低。

    所以，Marvell在AC/DC驱动方案上，通过先进的数模混合技术，可以帮助客户降低成本、提高性能，并易于对口智能控制，并帮助客户实现满足美国能源之星的要求。

    无线智能照明控制协议标准的首选：Zigbee

    “LED智能照明中通信芯片采用的无线传输标准有Zigbee、WiFi以及蓝牙等。为什么主流厂商都选择Zigbee作为LED智能无线传感控制技术呢？” Lance在现场解析道，“蓝牙的传输距离较短，且传输通道少；WiFi的功耗大，且成本较高；因此对于家居照明来讲，Zigbee更具有技术和成本两方面的综合优势，ZigBee更有望成为主流的规范。”

    在2012年，由LED照明巨头Philips、GE、Osram以及半导体方案供应商共同成立的Connected Lighting Alliance发布了一个新的应用规范Zigbee Light Link(ZigBee灯光连接)，实现了开放的互通标准协议，基于这一规范应用ZigBee网络控制灯光将更简单易用。Marvell借势发力，开发了88MZ100 ZigBee微控制器单芯片系统(SoC)，该芯片是业界集成度最高、RF传输性能最佳、BOM成本最低的SoC，省掉了PA、balun以及外置闪存，适用于家庭自动化和LED照明控制应用。

    “Marvell 88MZ100 ZigBee微控制器系统级芯片SoC是业界最具性价比的解决方案，其提供业界最高的集成度，因而能显著提高性能、降低功耗，并减少总物料成本。”Lance说道，“首先MZ100集成了PA(Power Amplifier，功率放大器)，这是竞争对手所没有的。其发射功率达9dBm，Link-budget高出竞争对手10dBm；其次，MZ100集成了 512k的Flash Memory(闪存)，是业界最高的，高出竞争对手至少一倍，这一特性可方便实现OTA(空中下载)，而竞争对手则需要外置flash；第三， MZ100采用的是55nm的工艺(目前Marvell正在进行40nm工艺的研发)，比对手领先了一到两代，拥有业界最低的功耗和成本；所有这一切，使Marvell MZ100成为业界最具性价比的ZigBee解决方案。”

    下图4是Lance向大家展示的基于Marvell 88MZ100芯片的点对点传输距离测试。

    MZ100没有采用额外PA，采用PCB天线，并放置于LED金属灯壳内。上部分是在旷野测试，有效传输距离是1.5公里。下部分是室内测试，在中间有墙间隔的情况下能达到30米有效传输距离。很好的解决了卧室的灯泡信号传不到其它起居室的问题。

图4.基于Marvell 88MZ100芯片的点对点传输距离测试画面。

    WiFi做桥，串联LED与云端

    “有了Zigbee的传感控制技术，怎么才能把智能照明与互联网、家庭的网络连在一起了？这里需要基于Zigbee/WiFi的网关技术。”Lance继续介绍道，网关技术看似容易，却面临诸多挑战：

    1. 硬件上，它要求无线射频技术一定要好，即传输功率要够强，接受灵敏度要够好。另外，抗干扰也是一个问题，通道与通道之间的干扰，Zigbee和不同2.4G技术（如WiFi、蓝牙）之间的干扰都要做到最小。

    2.软件上，成熟度和可靠性是关键，同时要保证互连以及稳定性，在买了不同的灯泡加进去的时候不会出现不相融的问题。最后，一个非常漂亮的APP也是影响用户体验的关键。

图5.Marvll在“2014产业和技术媒体研讨会”展示的WiFi网关方案，非常小巧。

    Marvell现有网关方案是基于MZ100/W8782/MC200三个单芯片的整体解决方案。由于三颗芯片的高集成度，外围器件非常少，可以非常方便设计成类似于手机充电器大小的尺寸；相比Philips推出的Hue，基于以太网要求网关需放置于路由器附近，并需要外置电源适配器，极大影响射频距离以及灵活性，客户采用本方案可以方便安插网关于家中WiFi信号触及到的插座中。

    在Marvell的产品规划中，正在将W8782和MC200集成到一个单芯片SoC，这样将会更加降低外围物料成本并减小设计尺寸；可以把网关做的更低成本、体积更小。

    除了在硬件上给客户提供整体交钥匙方案外，Marvell更融合了自己强大的软件优势，提供可支持ZHA、ZLL等多种开放的通讯协议平台的网关方案。同时，Marvell还提供了包括局域网、云端和APP参考设计；并有软件合作伙伴提供成熟的相关设计和服务。总之，基于所有这些硬件和软件方案，Marvell可快速地帮助网关ODM开发和生产成熟的Zigbee/WiFi网关产品。

    全面的软件支持，成就用户体验

    “影响智能照明普及，成本是原因之一，另外一个关键就是用户体验。” Lance说道，“iPhone刚出来的时候给用户体验是无与伦比的，我们也希望把这种无与伦比的用户体验带到智能照明中，这是完全可以做到的。”据Lance的介绍，Marvell的软件支持包括了网关、ZigBee和Kinoma软件，并可提供参考软件，通过和软件集成商伙伴合作，可以很快将智能照明与云端连接起来。

    网关软件

    包括嵌入式OS和Marvell EZ-Connect软件功能。嵌入式OS软件支持Wi-Fi接口、用于连接到应用程序协议(AP)的WPS配置、ZigBeePRO协调器以及Wi-FiAP和Wi-FiDirect。 MarvellEZ-Connect软件具有服务发现、Web服务框架和固件无线升级功能，以提供易于使用的最终用户解决方案。

    Zigbee软件

    Marvell ZigBeePRO软件支持针对无线低能耗通信的ZigBee标准。ZigBeePRO软件堆栈提供互连节点的网状联网。MarvellZigBeeWi-Fi架构与Marvell MC200应用处理器相连接，利用其智能来控制W8782 WiFi处理器。

    Kinoma平台

    通过收购移动媒体软件公司Kinoma，Marvell如今可以提供从芯片到应用的完整的、高度集成的移动解决方案。Kinoma是一种开源软件平台，是开发人员在空前广泛的数字设备——从手持设备到智能电器和智能家具——上创建和提供快速、简单用户体验的灵活基础。将Kinoma作为基础平台后，开发人员可以专注于创新的个性化应用程序，充分发挥底层硬件的全部功能。

    小结

    智能照明系统不同于传统的LED照明，其包含了灯、网关、云端、UI以及相应的软件支持。Marvell作为全套方案供应商，可以提供业内最佳性能、最低物料成本、最小空间尺寸的LED驱动和Zigbee/WiFi网关方案，并积极致力于搭建涵盖智能LED灯、无线模块、网关、云端/UI以及软件各个环节的整个智能照明产业生态系统，为智能照明品牌商或者渠道商提供端到端的整体产品方案和技术支持，快速推出成本可接受并具有极佳用户体验的智能照明系统，引领智能照明产业腾飞。<